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I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 DE RIEGO Y DRENAJE23 Y 24 de noviembre de 2015

Jiutepec, Morelos

Logos institucionales de los autores

EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE UNA UNIDAD AGMD

Ulises Dehesa Carrasco

Rogelio S. Villalobos H.

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1.- Introducción

2.- Antecedentes

3.- Objetivo

4.- Materiales y métodos

• Diseño experimental

5.- Resultados

6.- Conclusiones

2I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015Reunión Anual de Riego y Drenaje

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Introducción

I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015Reunión Anual de Riego y Drenaje

3Fig 1. Procesos de membranas para diferentes rangos de tamaño de poro (Alkhudhiri A et al., 2013)

(Na+, Cl - ) / (Ca2+, SO42- , CO3

2-)

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Proceso de AGMD

I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015Reunión Anual de Riego y Drenaje

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Fig 2. Configuración AGMD. Fig 3. Animación conceptual dela evaporación-condensación en la MD

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Características de AGMD respecto a RO

Destilación por membrana Osmosis Inversa

Operación

• Operan a bajas presiones.• Operan a temperaturas altas.• Funcionamiento intermitente.• Sistemas más compactos.

• Operan a altas presiones • Operan a temperaturas bajas.• Funcionamiento continuo.• Sistemas compactos.

Membrana

• Las membranas son hidrófobas y porosas.• Son más resistentes al ensuciamiento.• Capacidad de soportar desecación.

• Las membranas son hidrófilas .• Son menos resistentes al ensuciamiento.• Se componen de diferentes materiales.

Costos

• Demanda y costos de mantenimiento bajos.• Menor demanda de energía eléctrica.• Se puede combinar con fuentes de calor

residuales, geotérmica y/o solares.

• Demanda y costos de mantenimiento altos.• Mayor demanda de energía eléctrica.

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Antecedentes

• 1960. Primeras patentes sobre MD.

• 1990. La MD es empleada en diferentesprocesos.

Producción de agua potable a partir de aguascon alto contenido de sales.

Tratamiento de aguas con arsénico.

Tratamiento de aguas con alta durezaprovenientes de manantiales geotérmicos.

ACTUALMENTE:

No existen membranas especializadas paraMD.

La mayoría de trabajos se realiza en ellaboratorio y a escala piloto

Fig 4. Membranas de placa paralelas.

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Antecedentes

• Alkhudhiri A. et al., emplearonaltas concentraciones de NaCl,MgCl2, Na2CO3, and Na2SO4 .

• Guillen-Burrieza E. et al.,estudiaron los efectos deensuciamiento en lasmembranas.

• Koschikowski J. et al.,desarrollaron un sistema paratratar agua de mar paraconsumo humano

Fig 5. Concentración vs permeado Fig 6. Ensuciamiento sobre una membrana

Fig 6. Configuración en espeiral.

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Objetivo

Investigar la influencia de la temperatura sobre la producción depermeado, empleando como influente una mezcla binaria deNaCl+H20. Los resultados de este trabajo tienen como objetivoestablecer una línea comparativa para estudios posterioresutilizando otro compuestos tales como CaCO3,CaSO4,Na2SO4.

• Realizar un estudio comparativo de la producción depermeado utilizando dos tipos de membranas de PTFE (0.45,0.22 µm).

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Materiales y métodos

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a) b)

Fig. 7. Diagrama de una unidad AGMD. a) Componentes por separado b) unidad ensamblada

Refrigeración

Alimentación

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Materiales y métodos

Fig. 8. Dispositivo experimental.

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Materiales y métodos

Fig. 9. Micrografía de las membranas de PTFE, (a) 0.45 μm y (b) 0.22 μm

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Resultados

Fig. 10. Comportamiento de las temperaturas en el sistema AGMD

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Resultados

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Fig. 11. Producción de permeado como función de la diferencia de temperatura entre el canal de alimentación y el canal de refrigeración

0.22 µm

Temp. Nominal TH Arit TB Arit ΔT (°C) Dest l/m2*hr

40 40.0 20.7 19.4 1.2

50 49.4 20.9 28.4 1.9

60 59.0 21.2 37.8 3.3

70 68.5 21.7 46.8 5.9

80 75.5 22.0 53.5 8.3

0.45 µm

Temp. Nominal TH Arit TB Arit ΔT (°C) Dest l/m2*hr

40 40.1 25.5 14.6 1.5

50 50.4 26.5 23.9 2.3

60 60.3 27.6 32.7 3.9

70 70.2 28.8 41.4 5.8

80 80.2 29.7 50.5 8.6

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Resultados

Fig. 11. Potencia suministrada con relación a la temperatura

de alimentación.Fig. 11. Flujo de Calor sensible (círculos) y calor latente

(triángulos) a través de la unidad AGMD.

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Conclusiones

En este trabajo, se presentaron los resultados de un estudio experimental deuna unidad de AGMD a fin de investigar la influencia de la temperatura sobrela producción de permeado. Se realizó un estudio comparativo utilizando dosmembranas de PTFE de 0.45 y 0.22 µm. Se realizaron una serie decampañas experimentales evaluando diferentes temperaturas dealimentación (40,50,60,70 y 80 °C) utilizando una mezcla binaria de NaCl+H20con una concentración de 30000 ppm. Los resultados muestran que laproducción de permeado presenta una tendencia de tipo exponencial comofunción de la temperatura de alimentación. Se establece que el consumo deenergía es independiente al tamaño de poro de la membrana y el aumentoen el tamaño promedio de los poros favorece la producción de permeado.

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Gracias