GUIA DE LIMPIEZA DE MEMBRANAS DE OSMOSIS INVERSA

 

Guía de Limpiezas de Membranas de Osmosis Inversa

En funcionamiento normal, la membrana en los elementos de ósmosis inversa puede ensuciarse con incrustaciones minerales, materia biológica, partículas coloidales y componentes orgánicos insolubles. Los depósitos se acumulan en las superficies de la membrana durante la operación hasta que causan una pérdida en el flujo de permeado, pérdida del rechazo de sales o ambos.

Este problema es reversible siempre y cuando una limpieza química o física se realice correctamente y a tiempo; y no lo es en el caso contrario.

Desde su arranque Inicial de producción, un Control Diario, Mensual y Semestral de los parámetros del equipo de Osmosis Inversa, debe ser realizado por personal calificado para ello.

Con estos datos debe ser realizado un Gráfica de Tendencia de Comportamiento de las Membranas de Osmosis Inversa, esto es con el fin de poder programar el mantenimiento preventivo del equipo y así poder garantizar la vida útil de las Membranas de Ósmosis inversa y una producción óptima de Agua de Calidad.

Una falta de supervisión del equipo o una omisión en las rutinas de mantenimiento, puede acarrear un daño irreversible a las membranas en cuestiones de horas o días.

Parámetros de Medición:     

        Parámetros de Medición Diario:

• Conductividad

• Temperatura

• Rechazo

• pH

• Dureza Total (como CaCO3)

• Flujo de Permeado del Producto

• Flujo de Concentrado del Producto

• Flujo de Reciclo

• Presión de Entrada de las Membranas

• Presión de Concentrado

Parámetros de Medición Mensual:

• Unidad Formadora de Colonia/ ml

• Unidad de Endotoxina/ml

• Carbono Total Orgánico mg/l

Parámetros de Medición Semestral:

• Análisis Físico Químico

Indicativos de Mantenimiento:

Las señales que indican que es necesaria una limpieza o desinfección de las membranas son:

• Cuando disminuye el flujo de permeado un 10 a 15% desde su arranque inicial.
• El paso de sales aumenta entre un 5 y un 10%. Se mide en la Conductividad del Permeado o en el análisis Físico Químico.
• Cuando aumenta el diferencial de presión de 10 a 15% el diferencial de presión, calculado de la presión en el flujo de alimentación menos la presión en el flujo de rechazo.
• Cuando disminuye el rechazo de sales entre 1 y 2% (este se calcula con los flujos de alimentación y permeado, y con la concentración de sales totales disueltas en ambos).
• Cuando los Parámetros Físico Químicos y Micro biológicos, estén fuera de los parámetros indicados.  

 La frecuencia con la que se requiere efectuar la limpie de las membranas de ósmosis inversa OI, depende de: la concentración de sales en el agua de alimentación, el correcto pretratamiento de la misma y del porcentaje de rechazo con el que se opera el equipo. Una frecuencia de limpieza aceptable es cada 3 meses o cuando lo indique el fabricante de las mismas

Métodos de limpieza de membrana

 

Existen varios métodos diferentes de limpieza de membranas, tales como:

 Lavado por Flujo delantero

Cuando se aplica un flujo de agua (permeada) delantero, las membranas son lavadas desde adelante siguiendo la misma dirección del flujo de operación. El agua entrante, fluyen a través del sistema más rápidamente que durante la fase de producción ya que se debe abrir completamente la llave de concentrado. Debido a la mayor rapidez de flujo y a la turbulencia resultante, las partículas que habían sido absorbidas por la membrana son liberadas y descargadas.

Las partículas que habían sido absorbidas por los poros de la membrana no son liberadas. Estas partículas solo pueden ser eliminadas por medio del lavado con flujo de agua inverso.

Cuando se aplica un flujo desde adelante a una membrana, se abre la barrera responsable del manejo de los “dead-end”. Al mismo tiempo la membrana está realizando temporalmente una filtración tangencial, sin la producción de permeado.

El propósito del flujo de agua delantero es la eliminación de la capa de contaminantes formada en la membrana por medio de la creación de turbulencias. Durante el lavado con flujo de agua delantero se tiene alto gradiente de presión hidráulica.

Lavado por Flujo Inverso

El lavado con flujo de agua Inverso se hace fluir por la conexión de  permeado una presión a través de la parte por donde sale el producto, aplicando el Doble del flujo durante la producción normal.

Cuando se aplica un flujo inverso, los poros de la membrana son lavados al contrario. La presión en la parte del permeado de la membrana es mayor que la presión dentro de las membranas, haciendo que los poros se limpien. El lavado con flujo inverso se realiza bajo una presión sobre 2.5 veces mayor que la presión de producción.

El permeado es lo que siempre se usa para lavar desde atrás, porque la cámara del permeado siempre debe estar libre de contaminantes.

 Una consecuencia del lavado con flujo inverso es un decrecimiento en la recuperación del proceso. Debido a esto, el lavado con flujo inverso debe realizarse en el menor tiempo posible.

Sin embargo, el flujo debe ser mantenido el tiempo suficiente para lavar el volumen de un módulo por lo menos una vez.

Lavado por Flujo de Aire

El así llamado lavado con flujo de aire, un concepto desarrollado por Nuon en cooperación con DVH y X-flow, ha demostrado ser muy útil para la realización de este proceso. El uso de un flujo de aire significa lavar el interior de las membranas con una mezcla de aire y agua.

Durante el lavado con aire, se añade aire al flujo de agua delantero, provocando la formación de burbujas, que producen una mayor turbulencia. Debido a esta turbulencia la suciedad se desprende de la superficie de la membrana.

La ventaja del lavado con flujo de aire frente al lavado con flujo de agua delantero es que usa una menor capacidad de bombeo durante el proceso de limpieza.

Limpieza Química:

Durante la limpieza química, productos químicos como el cloruro de hidrógeno (HCl) y el ácido nítrico (HNO₃), o agentes desinfectantes, como el peróxido de hidrógeno (H₂O₂) son añadidos para la preparación del Líquido de Limpieza o Desinfección.  

A menudo se combinan los métodos de limpieza. Por ejemplo, uno puede usar un flujo inverso para la eliminación de la suciedad de los poros, seguido de un lavado de flujo de líquido desinfectante y de aire en el método de flujos delanteros.

El método o estrategia de limpieza utilizado depende de muchos factores, un Análisis Físico Químico del Agua de Permeado es un buen indicador para seleccionar el Método o Producto Químico a elegir.

Recomendaciones Generales:

Cada situación de limpieza es diferente; por lo tanto, las recomendaciones de limpieza específicas dependen del tipo de suciedad. Consulte las instrucciones generales de limpieza para obtener información común a todos los tipos de limpieza, como el equipo sugerido, los límites de pH y temperatura y las velocidades de flujo recomendadas; luego aplique la recomendación específica según sea necesario.

Las siguientes son recomendaciones generales para limpiar de los elementos DOW FILMTEC ™ FT30. Los procedimientos más detallados para limpiar un sistema de ósmosis inversa (RO) generalmente se incluyen en el manual de funcionamiento proporcionado por el proveedor del sistema. 

Se debe enfatizar que no se requiere una limpieza frecuente para un sistema de ósmosis inversa diseñado y operado adecuadamente; sin embargo, debido a la combinación distintiva de la membrana FT30 de rango de pH y resistencia a la temperatura, la limpieza se puede lograr de manera muy efectiva.

Siga y aplique para cada caso del tipo de Membranas, las recomendaciones del fabricante de los elementos y/o equipos, expresado en el manual de mantenimiento o servicio. El químico y cantidades especifico y el tiempo entre mantenimiento.

Si espera demasiado, es posible que la limpieza no restaure correctamente el rendimiento del elemento de membrana. Además, el tiempo entre limpiezas se acorta ya que los elementos de la membrana se ensucian o se incrustan más rápidamente.

La presión diferencial (ΔP) debe medirse y registrarse en cada etapa del conjunto de recipientes con presión aplicada. Si los canales de alimentación dentro del elemento se obstruyen, el ΔP aumentará. Cabe señalar que el flujo de permeado disminuirá, si la temperatura del agua de alimentación disminuye. Esto es normal y no indica ensuciamiento de la membrana.

Un mal funcionamiento en el pretratamiento, control de presión o aumento en la recuperación puede resultar en una producción reducida de agua o un aumento en el paso de las sales. Si se observa un problema, estas causas deben considerarse primero. Es posible que los elementos no requieran limpieza.

Precauciones de Seguridad

1. Cuando utilice cualquier producto químico indicado aquí en las secciones siguientes, utilice todos los implementos de seguridad personal, (Guantes, Botas, Máscaras, Ropa y demás), siga las prácticas de seguridad señaladas. Consulte al fabricante de productos químicos para obtener información detallada sobre seguridad, manipulación y eliminación.

2. Al preparar soluciones de limpieza, asegúrese de que todos los productos químicos estén disueltos y bien mezclados antes de hacer circular las soluciones a través de los elementos.

3. Se recomienda lavar los elementos con agua sin cloro de buena calidad (temperatura mínima de 20°C) después de la limpieza. Se recomienda agua permeada o agua desionizada. Se debe tener cuidado de operar inicialmente a flujo y presión reducidos para eliminar la mayor parte de la solución de limpieza de los elementos antes de reanudar las presiones y flujos de operación normales. A pesar de esta precaución, habrá productos químicos de limpieza en el lado del permeado después de la limpieza. Por lo tanto, el permeado debe desviarse para drenar durante al menos 30 minutos o hasta que el agua esté clara al comenzar después de la limpieza.

4. Durante la recirculación de las soluciones de limpieza, no se debe exceder la temperatura máxima. La temperatura máxima permitida depende del pH y el tipo de membrana. La Tabla 1 contiene información sobre las temperaturas máximas permitidas.

5. Para elementos de más de seis pulgadas de diámetro, la dirección del flujo durante la limpieza debe ser la misma que durante la operación normal para evitar que el elemento (membrana) se mueva telescópicamente (se desenrolle), porque el anillo de empuje del recipiente se instala solo en el extremo de rechazo del recipiente. Esto también se recomienda para elementos más pequeños. El equipo para la limpieza se ilustra a continuación.

Diagrama de Equipo de Desinfección: 

Equipos Sugeridos para el Mantenimiento:

1. El equipo para la limpieza se muestra en el Diagrama de flujo del sistema de limpieza. El pH de las soluciones de limpieza utilizadas con los elementos FILMTEC ™ puede estar en el rango de 1 a 13 y, por lo tanto, se deben utilizar materiales no corrosivos en el sistema de limpieza.
El tanque de mezcla debe estar construido de polipropileno o plástico reforzado con fibra de vidrio (FRP). El tanque debe estar provisto de una tapa extraíble y un medidor de temperatura.
El procedimiento de limpieza es más efectivo cuando se realiza a una temperatura cálida, y se recomienda que la solución se mantenga de acuerdo con las pautas de pH y temperatura. No se recomienda usar una temperatura de limpieza por debajo de 20°C debido a la cinética química muy lenta a bajas temperaturas.
Además, los productos químicos como el lauril sulfato de sodio pueden precipitar a bajas temperaturas. La refrigeración también puede ser necesaria en determinadas regiones geográficas, por lo que tanto los requisitos de calefacción como de refrigeración deben considerarse durante el diseño.
Una regla general para dimensionar un tanque de limpieza es usar aproximadamente el volumen de los recipientes a presión vacíos y luego agregar el volumen de las mangueras o tuberías de alimentación y retorno. Por ejemplo, para limpiar diez recipientes a presión de 8 pulgadas de diámetro con seis elementos por recipiente, se aplicarían los siguientes 

A. Volumen de los recipientes

V1      = π.r2.L
          = 3.14 (4 in) 2 (20 ft) (7.48 gal/ft3) / (144 in2/ft2)
V1      = 52 gal/vessel (0.2 m3)
V10    = 52 x 10 = 520 gal (1.97 m3)

 

B. Volumen de las Tuberías, suponga 50 ft. Largo total de la tubería 4" Sch 80

 Vp      = π.r2.L

            = 3.14 (1.91 in) 2 (50 ft) (7.48 gal/ft3) / (144 in2/ft2)
            = 30 gals (0.11 m3)
 
Vct = V10 + Vp = 520 + 30 = 550 gal.

Por lo tanto, el tanque de limpieza debe ser de aproximadamente 550 gal. (2.1 m3). 

1.    2. La bomba de limpieza debe tener el tamaño adecuado para los flujos y las presiones que se indican en la Tabla 2, teniendo en cuenta la pérdida de presión en la tubería y a través del filtro de cartucho. La bomba debe estar construida de acero inoxidable 316 o poliésteres compuestos no metálicos.

  3.Deben instalarse válvulas, caudalímetros y manómetros adecuados para controlar adecuadamente el caudal. Las líneas de servicio pueden ser de tubería rígida o mangueras. En cualquier caso, la tasa de flujo debe ser moderada de 10 pies / seg (3 m / seg) o menos.

        

       Elementos de limpieza in situ:

 

      Hay seis pasos en la limpieza de elementos: 

           1.  Prepare una solución de limpieza.

2. Bombeo de caudal bajo. Bombee solución limpiadora mezclada y precalentada al recipiente en condiciones de caudal bajo (aproximadamente la mitad del que se muestra en la Tabla 2) y presión baja para desplazar el agua del proceso. Use solo la presión suficiente para compensar la caída de presión de la alimentación al concentrado. La presión debe ser lo suficientemente baja como para que se produzca poco o nada de permeado. Una presión baja minimiza la re deposición de suciedad en la membrana. Vacíe el concentrado, según sea necesario, para evitar la dilución de la solución limpiadora.

3. Reciclar. Después de que el agua de proceso se desplaza, la solución de limpieza estará presente en la corriente de concentrado. Luego, recicle el concentrado y permee al tanque de la solución de limpieza y deje que la temperatura se estabilice. Mida el pH de la solución y ajuste el pH si es necesario.

4. Permanencia. Apague la bomba y deje que los elementos reposen en la solución. En algunos casos, un período de reposo de aproximadamente 1 hora es suficiente. Para incrustaciones difíciles, es beneficioso un período prolongado de reposo; Deje los elementos durante la noche de 10-15 horas. Para mantener una temperatura alta durante un período prolongado de remojo, use una tasa de recirculación lenta (aproximadamente el 10 por ciento de la que se muestra en la Tabla 2).

5. Bombeo de alto caudal. Alimente la solución de limpieza a las velocidades que se muestran en la Tabla 2 durante 30-60 minutos. El alto caudal elimina las incrustaciones eliminadas de la superficie de la membrana por la limpieza. Si los elementos están muy sucios, una tasa de flujo 50 por ciento más alta que la que se muestra en la Tabla 2 puede ayudar a limpiar. A velocidades de flujo más altas, la caída de presión excesiva puede ser un problema. Las caídas de presión máximas recomendadas son 15 psi por elemento o 50 psi por recipiente de elementos múltiples, el valor que sea más limitante. Tenga en cuenta que los 15 psi por elemento o los 50 psi por recipiente de elementos múltiples NO deben utilizarse como criterio de limpieza. Se recomienda la limpieza cuando la caída de presión aumenta un 15%. La caída de presión por encima de 50 psi en una sola etapa puede causar daños importantes en la membrana.

6. Enjuague. Se recomienda permeado de ósmosis inversa o agua desionizada para enjuagar la solución de limpieza. Se debe evitar el agua cruda prefiltrada o el agua de alimentación ya que sus componentes pueden reaccionar con la solución de limpieza: puede producirse la precipitación de incrustaciones en los elementos de la membrana. La temperatura mínima de descarga es de 20 ° C.

Tips de Limpiezas: 

1) Se recomienda encarecidamente limpiar las etapas del sistema RO o NF por separado. Esto es para evitar que la suciedad eliminada de la etapa 1 sea empujada a la etapa 2, lo que resulta en una mejora mínima del rendimiento de la limpieza. Si el sistema consta de 3 etapas, la etapa 2 y la etapa 3 también deben limpiarse por separado. 
Para los sistemas de varias etapas, aunque cada etapa debe limpiarse por separado, las operaciones de lavado y remojo se pueden realizar simultáneamente en todas las etapas. Es necesario preparar una solución limpiadora nueva cuando la solución limpiadora se vuelve turbia y / o decolora. Sin embargo, la recirculación de alto flujo debe realizarse por separado para cada etapa, de modo que el caudal no sea demasiado bajo en la primera etapa ni demasiado alto en la última. Esto se puede lograr usando una bomba de limpieza y operando una etapa a la vez, o usando una bomba de limpieza separada para cada etapa.
2) La incrustación o incrustación de elementos típicamente consiste en una combinación de incrustaciones, por ejemplo, una mezcla de incrustaciones orgánicas, incrustaciones coloidales y bioincrustaciones. Por lo tanto, es muy importante que el primer paso de limpieza se elija sabiamente. FilmTec recomienda encarecidamente la limpieza alcalina como primer paso de limpieza. La limpieza con ácido solo debe aplicarse como primer paso de limpieza si se sabe que solo hay carbonato de calcio u óxido / hidróxido de hierro en los elementos de la membrana.
3) Los limpiadores ácidos normalmente reaccionan con sílice, sustancias orgánicas (por ejemplo, ácidos húmicos) y biopelículas presentes en la superficie de la membrana, lo que puede causar una mayor disminución del rendimiento de la membrana. A veces, una limpieza alcalina puede restaurar este deterioro causado por el limpiador ácido, pero a menudo será necesaria una limpieza extrema. Se realiza una limpieza extrema en condiciones de pH y temperatura que están fuera de las pautas del fabricante de la membrana o mediante el uso de productos químicos de limpieza que no son compatibles con los elementos de la membrana. Una limpieza extrema solo debe realizarse como último recurso, ya que puede dañar la membrana.
4) Si el sistema de ósmosis inversa sufre incrustaciones orgánicas coloidales o bioincrustaciones en combinación con carbonato de calcio, será necesario un programa de limpieza de dos pasos: limpieza alcalina seguida de una limpieza con ácido. La limpieza con ácido puede realizarse cuando la limpieza alcalina haya eliminado eficazmente la suciedad orgánica, la suciedad coloidal y la bioincrustación.
Mida siempre el pH durante la limpieza. Si el pH aumenta más de 0,5 unidades de pH durante la limpieza con ácido, es necesario agregar más ácido. Si el pH disminuye más de 0.5 unidades de pH durante la limpieza alcalina, es necesario agregar más cáustico.
5) Tiempos de remojo prolongados. Es posible que la solución esté completamente saturada y las incrustaciones puedan precipitar de nuevo sobre la superficie de la membrana. Además, la temperatura bajará durante este período, por lo que el remojo se vuelve menos efectivo. Se recomienda hacer circular la solución con regularidad para mantener la temperatura (la temperatura no debe bajar más de 5 ° C) y agregar productos químicos si es necesario ajustar el pH.
6) Se deben reemplazar las soluciones de limpieza turbias o de colores fuertes. La limpieza se repite con una nueva solución limpiadora.
Si el sistema debe apagarse durante más de 24 horas, los elementos deben almacenarse en una solución de metabisulfito de sodio al 1% p / p.

Efecto del pH sobre la eliminación de incrustaciones:

Además de aplicar la secuencia de limpieza correcta (primero el paso de limpieza alcalina), seleccionar el pH correcto es muy importante para una eliminación óptima de las incrustaciones. Si la suciedad no se elimina con éxito, el rendimiento del sistema de membrana disminuirá más rápido ya que es más fácil que la suciedad se deposite en el área de la superficie de la membrana. 

El tiempo entre limpiezas se acortará, lo que reducirá la vida útil del elemento de membrana y aumentará los costos de operación y mantenimiento.

La limpieza más eficaz permite un mayor tiempo de funcionamiento del sistema entre limpiezas y resulta en los costes operativos más bajos.

Las figuras 1 y 2 a continuación muestran la importancia de seleccionar el pH correcto para una limpieza exitosa.

Limpiadores Químicos:

La Tabla 3 enumera los productos químicos de limpieza adecuados. Los limpiadores ácidos y alcalinos son los productos químicos de limpieza estándar. Los limpiadores ácidos se utilizan para eliminar precipitados inorgánicos, incluido el hierro, mientras que los limpiadores alcalinos se utilizan para eliminar las incrustaciones orgánicas, incluida la materia biológica.

El ácido sulfúrico nunca debe usarse para limpiar debido al riesgo de precipitación de sulfato de calcio. Se debe usar permeado de ósmosis inversa o agua desionizada para la preparación de soluciones de limpieza.

Las temperaturas y el pH enumerados en la tabla 3 son aplicables para los elementos de membrana BW30, BW30LE, LE, XLE, TW30, TW30HP, SW30HR, SW30HR LE, SW30XLE, SW30 y NF90. Para obtener más información sobre las temperaturas y el pH permitidos para la limpieza, consulte la tabla 1.

Notas:

1. (W) indica el porcentaje en peso de ingrediente activo.

2. Símbolos químicos de incrustaciones en el orden de uso:
·         CaCO3 es carbonato de calcio
·         CaSO4 es sulfato de calcio
·         BaSO4 es sulfato de bario.

3. Limpieza de los símbolos químicos en el orden de uso:
·         NaOH es hidróxido de sodio
·         Na4EDTA es la sal tetra-sódica del ácido etilendiaminotetraacético
·         Na-DSS es sal sódica de dodecilsulfato
·         Laurel sulfato de sodio
·         HCl es ácido clorhídrico (ácido múrico)
·         H3PO4 es ácido fosfórico
·         NH2SO3H es ácido sulfámico
·         Na2S2O4 es hidrosulfito de sodio.

4. Para una limpieza eficaz de las incrustaciones de sulfato, la afección debe detectarse y tratarse temprano. Agregar NaCl a la solución limpiadora de NaOH y Na4EDTA puede ayudar a medida que aumenta la solubilidad del sulfato al aumentar la salinidad. Es dudoso limpiar con éxito las escamas de sulfato de más de 1 semana.

5. El ácido cítrico es otra alternativa de limpieza para óxidos metálicos e incrustaciones de carbonato de calcio. Es menos eficaz (consulte también la figura 1 de este documento). Puede contribuir a la contaminación biológica, especialmente cuando no se enjuaga correctamente.

Bibliografía:
https://www.lenntech.es
https://www.dow.com/en-us

AGUA ULTRA PURA

 AGUA ULTRA PURA

Al igual que el agua destilada, el agua ultrapura se puede beber. Eso sí: no tiene absolutamente ningún sabor, no tiene «cuerpo», no tiene el más mínimo rastro de algún mineral que la caracteriza. 

Pero también se advierte que: beber agua ultrapura puede ser muy perjudicial a largo plazo para la salud: nuestro cuerpo está acostumbrado a encontrar y extraer ciertos minerales en el agua; si se bebe solo agua que «entra y sale» tal cual el cuerpo iría perdiendo minerales poco a poco.

Además de eso y contrariamente a la intuición, el agua ultrapura al igual que la destilada muestra una alta resistividad o baja conductividad eléctrica. (Es bien sabido que el agua es mala conductora – aquí el efecto aumenta). Esa resistividad es uno de los factores que se miden para calcular el grado de ultrapureza del agua.

En teoría, agua pura es la que no contiene contaminantes, pero el agua disuelve y mantiene en suspensión trazas orgánicas, partículas, bacterias, pirógenos, que inducen fiebre, y muy importante, las nucleasas, tan usadas en terapia molecular.

Definamos el tipo de agua a usar en hemodiálisis según la Sociedad de Nefrología de España, en su Guía Line del 2006:

Agua pre tratada: Es el agua sometida a todos los procesos previos a su llegada al equipo de ósmosis o tratamiento. 

Agua purificada: Es el agua destinada a la preparación de medicamentos o de líquidos de diálisis que no deben ser necesariamente estériles y exentos de pirógenos. 

Agua estéril a pirógena: Es el agua libre de organismos vivos y esporas. La esterilidad viene definida como la presencia de un número de bacterias viables inferior a 1x10-6 UFC/ml y < 0,03 UE/ml.

Para el 2015, fueron más allá y la enmarca en dos tipos, Purificada y Ultra Pura

Tipos de Agua Ultra Pura

Los profesionales se han visto obligados a establecer niveles de agua ultra pura. En EE.UU. American Society of Testing and Materials (ASTM) y Clinical and Laboratory Standards Institute-Clinical Laboratory Reagent Water (CLSI-CLRW).

Han definido el agua muy pura en base a unos parámetros: conductancia, resistencia, presencia de coloides, número de bacterias, contenido orgánico, y pH. Existen 4 definiciones de agua pura para los cuatro tipos.

El agua ultra pura o Tipo 1 se emplea principalmente en la industria de los semiconductores y en la industria farmacéutica. Debido a que en la industria de los semiconductores cada vez se trabaja a escala más pequeña, las especificaciones se vuelven mucho más estrictas.

Eléctrico:

Por definición el agua ultra pura sólo contiene H₂0 y iones H⁺ y OH^- en equilibrio. Por lo que desde el punto de vista eléctrico, la conductividad de la misma es aproximadamente de 0,054 uS/cm a 25^oC, o de 18,3 Mohs expresada en términos de resistencia.

Como norma básica todos los componentes del sistema de tratamiento, deben estar diseñados para satisfacer los niveles máximos permitidos de bacterias, pirógenos y sólidos disueltos en el agua para diálisis, recomendados en las normativas nacionales (Gaceta Oficial N° 37.976: 2004) e internacionales (ISO 13959). 

Microbiológico:

El agua Ultra Pura desde el punto de vista microbiológico, debe contener:

1.    Microorganismos menores o igual de 100 UFC/ml (Unidad Formadora de Colonia/ ml)  determinadas por filtración con membranas.

2.    Niveles de Endotoxina menores o iguales a 0,25 UE/ml (Unidad de Endotoxina/ml).

3.    Carbono Total Orgánico de menos de 0,5 mg/l.

Para la producción de un Líquido de Diálisis ultra puro es necesario que sus tres componentes cumplan el estándar de pureza exigido. El agua ultra pura podría ser una alternativa para cualquier modalidad de hemodiálisis. Además es mucho más que deseable en la diálisis de alto flujo y es requisito previo en las modalidades de hemodiáfiltración y hemofiltración que usan la producción en línea como líquido de sustitución.

Actualmente se están utilizando dos sistemas que se complementan como son la ósmosis inversa doble paso (RO) y la electrodesionización (EDI), para la obtención de agua de alta calidad y que eliminan en la práctica la totalidad de los reactivos químicos empleados en los procesos de intercambio iónico. 

Osmosis Inversa de Doble Paso

El empleo de Osmosis Inversa de Doble Paso con membranas de película delgada (thin film);  garantizando un rechazo mayor a 90% entre la conductividad de alimentación con respecto a la conductividad del Permeado.  El Sistema de Doble Paso; es la utilización de Dos Osmosis donde la primera luego de haber pasado, el agua  por el sistema estándar de pre tratamiento, entrega el permeado resultante   para la alimentación de un segundo sistema de Ósmosis Inversa que purifica nuevamente este permeado alimentando en línea a los equipos de diálisis, para la preparación, si es el caso, de líquidos de   diálisis ultra puro o para tratamientos con dializadores de High Flux.

La Electrodesionización (EDI o CEDI)

La Electrodesionización (EDI o CEDI) es una tecnología que combina dos técnicas de purificación del agua: la electrodiálisis y el intercambio iónico. Aunque la electrodesionización ya fue descrita por Kollsman en 1957, no es hasta 1987 que se introduce en los procesos de producción de agua de alta pureza para la industria farmacéutica, microelectrónica y producción de energía en calderas de alta presión.

En enero de 1998, tras una revisión técnica exhaustiva, se comenzó a emplear la tecnología de electrodesionización E-Cell (conocida por EDI), detrás de un equipo de ósmosis inversa (RO), en el diseño de sistemas básicos de deionización. Durante los últimos años el proceso de electrodesionización en continuo se ha desarrollado con objeto de mejorar las prestaciones de los equipos y el proceso de fabricación de estos, reducción de costes en materiales y mantenimiento, reducción del espacio requerido, sanitización y simplificación del diseño. 

Descripción del Proceso:

Un equipo de EDI consiste básicamente en una cámara que contiene una resina catiónica fuerte y una aniónica fuerte de intercambio iónico, empaquetadas en un espacio (celda) entre una membrana de intercambio catiónico y una membrana de intercambio aniónico; de tal forma que únicamente los iones pueden pasar a través de las membranas.

El agua de entrada pasa a través de la mezcla de resinas de intercambio iónico y, al mismo tiempo, una fuente externa de corriente, alimenta de corriente continua por medio de unos electrodos (cátodo y ánodo).

El voltaje de la corriente continua crea una circulación a través de la resina que arrastra a los cationes hacia el cátodo y a los aniones hacia el ánodo. En el camino de los iones hacia la membrana, estos pueden pasar dentro de las cámaras del concentrado, pero no se pueden acercar más al electrodo. Están bloqueados por la membrana contigua, que contiene una resina con la misma carga fija.

De esta forma, las membranas de intercambio iónico eliminan eléctricamente los iones del agua de entrada y los pasan al concentrado que sale de ambas membranas de intercambio iónico, produciendo así agua desionizada de alta calidad.

Regeneración de las Resinas de Intercambio Iónico Contenida en la EDI

La EDI elimina los iones del agua a la vez que las resinas de intercambio iónico que se contiene entre las membranas se regeneran con una corriente eléctrica. Esta regeneración electroquímica se sirve de un potencial eléctrico para realizar el transporte iónico y sustituye a la regeneración química de los sistemas convencionales de intercambio iónico, que, como es conocido, se verifica mediante ácido y sosa. Dentro del compartimento de alimentación, las resinas de intercambio iónico ayudan en el transporte de los iones al compartimiento concentrado.

Como el agua va disminuyendo en su concentración de iones, se va produciendo la disociación del agua en la interfase de intercambio catiónico y aniónico, produciéndose un flujo continuo de hidrógeno y ion hidroxilo. Estos iones actúan como regenerante para las resinas de intercambio iónico presentes en este compartimento y mantiene las resinas a la salida de éste, en un estado de alta regeneración, necesario para la producción del agua de alta calidad deseada.

Análisis de Agua Obtenida  de Osmosis Inversa Single  más  CEDI:

Pre tratamiento. Sistema completo de producción de agua de alta pureza

El agua de alimentación a un sistema de producción de agua de alta pureza contiene diferentes concentraciones de compuestos y contaminantes a eliminar: sales solubles, partículas, compuestos orgánicos, sales incrustantes, óxidos de hierro y manganeso, coloides, microorganismos y pirógenos. En función de cada tipo de agua de alta pureza y su destino, se especifican diferentes concentraciones máximas para los constituyentes críticos. 

De forma general los procesos empleados antes de la electrodesionización en continuo incluyen el pretratamiento previo al proceso de ósmosis inversa y el posterior acondicionamiento del permeado antes de su entrada en el proceso CEDI. La selección del pretratamiento a la ósmosis inversa plantea los mismos esquemas de selección de procesos de tratamiento que en los sistemas de ósmosis inversa sin CEDI posterior y en general viene regida por la calidad del agua de aporte. En función de la calidad del agua de aporte al pretratamiento y las especificaciones exigidas al agua de alta pureza, el proceso de ósmosis inversa se plantea en una o dos etapas.

Debido a la sensibilidad de la electrodesionización a la dureza del agua, en los sistemas de ósmosis de un solo paso se considera de forma complementaria la reducción de la dureza mediante intercambio iónico en ciclo sodio.

EQUIPOS DE OSMOSIS INVERSA

EQUIPOS DE OSMOSIS INVERSA

El equipo de osmosis inversa, además de las membranas, viene equipada con una serie de controles que garantizan una operación eficaz y automática: manómetros, interruptores de presión, medidor de flujo de rechazo, monitor de conductividad, característica de auto lavado (autoflush), bomba centrífuga multi etapa y un marco para alojar todo los componentes.

Cuando se utiliza el Sistema de Osmosis Inversa, para preparar el agua para aplicaciones de hemodiálisis, ya sea solo o como la última etapa de la cascada de filtración, los dispositivos de ósmosis inversa deben estar equipados con monitores en línea que permiten la determinación de la calidad del agua producida y debe estar equipado con monitores que determinan la tasa de rechazo sobre la base de la conductividad. Monitores que muestran la resistividad o sólidos disueltos totales (TDS ) podrían ser utilizados en lugar de los monitores de la conductividad.

Se diseñará de forma que el monitor, no pueda desactivarse mientras el paciente está en diálisis, salvo en breves momento si fuera necesario; con control manual y un operador con atención constante sobre el equipo.

Debe incluir un medio para prevenir la exposición del paciente al agua de producto inseguro, tales como la desviación de la agua del producto al drenaje, en el caso que el producto o la conductividad este fuera del límite.

Si la ósmosis inversa no tiene un medio de impedir que el agua de producto inseguro, entrara en las máquinas de diálisis, el monitor de conductividad deberá activar alarmas sonoras y / o visuales cuando la conductividad del agua producto excede el límite de alarma ajustado. Las alarmas se dispondrán de manera que garanticen una rápida respuesta por parte del personal en el área de atención al paciente.

Cuando se utiliza una alarma sonora, el sonido emitido deberá ser de al menos 65 decibeles ("A" escala) a 3 m, y no será posible silenciar la alarma por más de 180 s.

Conceptos Particulares del Sistema de Osmosis Inversa.

• Flujo de Alimentación (Qf) es el caudal de agua de alimentación, en gpm ó gph (Lpm ó m3/h). El flujo de alimentación es igual a la suma de los de permeado y de concentrado.

• Flujo de Permeado [Flujo de Agua Producto (Qp)] es el caudal de agua purificada que ha pasado a través de la membrana y salido de la misma; expresada en gal/min (gpm) ó gal/hr (gph) [en unidades métricas, l/min (lpm) o metros cúbicos/hora (m3/h). Los caudales de permeado son generalmente especificados a 77 ºF (25 ºC).

• Flujo de Concentrado [Flujo de Descarte (Qc)] es el caudal de agua enviado a drenaje, que contiene los sólidos rechazados, en gpm ó gph (Lpm ó m3/h).

• Rechazo de Sales (Iónico) es el porcentaje de sales disueltas rechazadas por la membrana, calculada a partir de una concentración promedio sobre la membrana.

• Pasaje de Sales (Iónico) es igual a (100 % - Rechazo) o el porcentaje de sales disueltas que pasan a través de la membrana.

• Concentración es el el Total de Sólidos Disueltos (TSD) de una solución expresados como miligramos por litro (mg/L) o conductividad (microSiemens/cm).

Cf =                 Concentración en la Alimentación   

Cp =                Concentración en el Permeado       

Cc =                Concentración en el Concentrado   

Cavg =            Concentración Promedio en el Equipo

 

Ejemplo del Cálculo:

Datos:

Cf= 100mg/L

Cc= 150 mg/L

Cp= 3 mg/L

(Cf ) 100 mg/L + (Cc ) 150 mg/L Concentración Promedio (Cavg) =         --------------------------------------------                                                                                                2 (Cavg) = 125 mg/L TSD                           (Cavg ) 125 mg/L - (Cp ) 3 Rechazo =    ------------------------------------------- x 100 = 97,6 %                         (Cavg ) 125 mg/L

Calculo del Yield o Recuperación

Recuperación es igual al caudal de permeado dividido por el caudal de alimentación y expresado como porcentaje. Por ejemplo, un 50 % de recuperación significa que para un caudal de alimentación dado, el 50 % se produce como agua purificada (permeado)

Qf =    Flujo de Alimentación

Qp=     Flujo de Permeado

Qc=     Flujo de Concentrado

Recuperación =     Qp x 100 (Yield)                        Qf

Calculo de Rechazo:

•Rechazo de Sales (Iónico) es el porcentaje de sales disueltas rechazadas por la membrana, calculada a partir de una concentración promedio sobre la membrana.

•P Pasaje de Sales (Iónico) es igual a (100 % - Rechazo) o el porcentaje de sales disueltas que pasan a través de la membrana.

Caudal de Permeado (Agua Producto)

Se indica en la etiqueta del número de serie (se asume que no hay contrapresión de permeado, concentración máxima en la alimentación de 2000 mg/L de TSD y a la temperatura nominal)

Para determinar el caudal de permeado con contrapresión, utilizar la siguiente fórmula: 

   

  Caudal de Permeado Nominal =  Presion de Operacion - Contra Presion de Permeado

                                                                    Presion de Operaciòn                     

Contrapresión de Permeado Máximo: 80 psig (5,5 bar)

Conexión de Permeado ½” y ¾” FNPT

Presión Final de Operación

Mínimo: 140 psi (917,8 bar)

Máximo: 235 psi (16,2 bar) 

Descripción del Proceso: 

1. El agua de alimentación pasa a través de un filtro de cartucho, descartable, de 5 micrones, el que remueve el grueso de los sólidos en suspensión. 
2. El agua filtrada fluye luego hacia la válvula de alimentación. Esta válvula a diafragma, actúa mediante un solenoide, esta conectada a la llave de arranque y abre toda vez que la máquina es encendida, permitiendo que el agua circule hacia la alimentación de la bomba. Cuando la máquina es detenida, la válvula se cierra, evitando la circulación de agua dentro de la membrana en condiciones de flujo no deseadas, lo que disminuiría su vida útil.
3. La bomba alimenta el agua a los módulos, los que están arreglados en disposiciones en paralelo y en serie. La dirección del flujo se indica con una flecha en cada módulo.
4. El agua es dividida por la membrana en dos corrientes, dejando cada uno de los módulos como una corriente de permeado y otra de concentrado.
5. El permeado de cada uno de los módulos se colecta en un cuadro común. 
6. Puede también instalarse una válvula de alivio (opcional) para evitar una contrapresión excesiva. 
7. El permeado fluye luego a través de un medidor de caudal hacia el punto de salida del equipo.
8. El concentrado deja el último módulo y circula hacia el centro de control de flujo. 
9. A través de la válvula de recirculado se dirige una cantidad predeterminada de concentrado hacia la alimentación de la bomba. 
10. Mediante este recirculado se consigue aumentar la recuperación manteniendo un adecuado flujo tangencial sobre la superficie de la membrana. 
11. Los otros dos puntos de salida del centro de control llevan a la válvula de concentrado y al manómetro de presión de salida de membrana. La válvula de concentrado tiene tres funciones: Controla la cantidad de concentrado que se envía a drenaje; controla la presión en el equipo; y contribuye a controlar la recuperación en el equipo.
12. Mediante una tee adicional se agrega una válvula a solenoide opcional para el enjuague rápido del equipo. 
13. El concentrado fluye a través de un caudalímetro hacia el punto de salida de la máquina.