desalinizacion agua osmosis inversa
TRANSCRIPT
![Page 1: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/1.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN
Facultad de Ciencias Químicas
Carrera de Ingeniería Química
21 de junio 2010
![Page 2: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/2.jpg)
Carlos Domingo Mendez Gaona
TRABAJO FINAL DE GRADO
![Page 3: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/3.jpg)
CONTENIDO
Motivación y planteamiento del problema
Objetivos
Originalidad y alcance del trabajo
Generalidades
Modelado matemático
Resultados numéricos
Conclusiones y perspectivas
![Page 4: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/4.jpg)
CONTENIDO
Motivación y planteamiento del problema
Objetivos
Originalidad y alcance del trabajo
Generalidades
Modelado matemático
Resultados numéricos
Conclusiones y perspectivas
![Page 5: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/5.jpg)
Súper población de ciudades
![Page 6: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/6.jpg)
Nuestro país
60 % del territorio nacional
2% de la población
![Page 7: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/8.jpg)
Chaco paraguayo: Realidad
Núcleos de urbanización
Heterogeneidad
![Page 9: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/9.jpg)
Características del Chaco
![Page 12: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/13.jpg)
Tecnologías-MEMBRANAS
![Page 14: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/14.jpg)
Acuíferos
Tamaños
Formas
Superficies
Variedad de sales y concentraciones
Tipo de suelo
MEDIO
AMBIENTE
![Page 15: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/15.jpg)
Ósmosis inversa
Configuración de proceso $
Presión aplicada $
Superficie de la membrana $
Características técnicas de las membranas $
![Page 16: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/17.jpg)
Los modelos matemáticos permiten simular
escenarios en un computador evitando lautilización de plantas pilotos. Esto permite ahorrartiempo y dinero.
![Page 18: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/18.jpg)
Simulador
Interacción
Ósmosis inversa
Acuífero
![Page 19: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/19.jpg)
Súper población Chaco paraguayo Sales en agua
Tecnología de membranas Tecnologías
Ósmosis inversa Acuífero Plantas piloto
Simulación
![Page 20: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/20.jpg)
Especial énfasis
Comportamiento del acuífero:
Determinación de la concentración del permeado, influencia en la membrana (concentración límite-futuros trabajos) y concentración de sales en el acuífero.
Comportamiento de los modelos (estabilidad):
Una visión de sistemas dinámicos al comportamiento del acuífero.
![Page 21: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/21.jpg)
La concentración en el acuífero influye en:
Concentración del permeado.
Y en el proceso de separación; si la membrana posee una concentración límite.
Especial énfasis
![Page 22: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/22.jpg)
CONTENIDO
Motivación y planteamiento del problema
Objetivos
Originalidad y alcance del trabajo
Generalidades
Modelado matemático
Resultados numéricos
Conclusiones y perspectivas
![Page 23: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/23.jpg)
Generales
Evaluar la influencia del proceso de ósmosis inversaen el acuífero en temporadas de sequía y lluvia, através del modelado matemático y simulación deun sistema AMT (Acuífero Membrana Tanque dealmacenamiento) de una y dos etapas, con y sinrecarga del acuífero, de manera a estimartendencias del comportamiento del mismo.
![Page 24: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/24.jpg)
Específicos
Desarrollar programas en MatLab que permitansimular los modelos determinados.
Realizar un análisis de estabilidad del sistema encondiciones determinadas.
Determinar la influencia en el acuífero de laconcentración inicial, cantidad de etapas y recargaen función del tiempo.
![Page 25: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/25.jpg)
CONTENIDO
Motivación y planteamiento del problema
Objetivos
Originalidad y alcance del trabajo
Generalidades
Modelado matemático
Resultados numéricos
Conclusiones y perspectivas
![Page 26: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/26.jpg)
Originalidad del trabajo
SIMULADOR:
COMPRENSIÓN DE LA INTERACCIÓNACUIFERO-ÓSMOSIS INVERSA.
ESTABILIDAD:
COMPRENSIÓN DEL COMPORTAMIENTO DELMODELO QUE REPRESENTA AL SISTEMAAMT.
![Page 27: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/27.jpg)
Alcance
Este trabajo enfoca el estudio del proceso dedesalinización de aguas subterráneas, su efecto enla alimentación cuando el rechazo es recirculado alacuífero y el comportamiento de los modelosrealizados.
Utilizando datos de acuíferos del Chacoparaguayo.
![Page 28: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/28.jpg)
CONTENIDO
Motivación y planteamiento del problema
Objetivos
Originalidad y alcance del trabajo
Generalidades
Modelado matemático
Resultados numéricos
Conclusiones y perspectivas
![Page 29: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/29.jpg)
Chaco paraguayo Desalinización por membranas
Situación actual Aplicaciones
Clima Parámetros del proceso
Suelo Transporte en la membrana
Caracterísiticas de los acuíferos Principio general de la ósmosis inversa
![Page 30: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/30.jpg)
CONTENIDO
Motivación y planteamiento del problema
Objetivos
Originalidad y alcance del trabajo
Generalidades
Modelado matemático
Resultados numéricos
Conclusiones y perspectivas
![Page 31: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/31.jpg)
Casos considerados
Una etapa
AMT sin recarga del acuífero.
AMT con recarga del acuífero.
Dos etapas
AMT sin recarga del acuífero.
AMT con recarga del acuífero.
![Page 32: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/32.jpg)
Consideraciones
Acuífero reactor de mezcla completa
Solución mono componente de NaCl
Temperatura constante
Transferencia de masa en la membrana se basa en la ley de Darcy
Caudal y concentración de recarga constante
Esquema del acuífero
![Page 33: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/33.jpg)
AMT una etapa sin recarga
![Page 34: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/34.jpg)
Balance de masa en los componentes
Tanque de almacenamiento del producto
Membrana
Acuífero
ci=[kg/m3]
vi=[m3]
qi=[m3/h]
Distributiva
Distributiva
![Page 35: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/35.jpg)
Sistema cerrado
![Page 36: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/36.jpg)
Variables del estado del sistema
Acuífero
Tanque de almacenamiento de permeado
Resolver el sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias
Relacionar con cf y ca
![Page 37: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/37.jpg)
Relaciones importantesTransferencia de masa en la
membrana
Darcy
Ji =[kg/m2 h ]
Pi =[kg/mh2 ]
πi =[kg/mh2]
kw =[h/m ]
ks =[m/h ]
ψ=[m2/h2]
![Page 38: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/38.jpg)
Relaciones importantesTransferencia de masa en la
membrana
![Page 39: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/39.jpg)
Relaciones importantesTransferencia de masa en la
membrana sm =[m2]
cw =[kg/m3]
![Page 40: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/40.jpg)
Acuífero
Balance de masa en el acuífero
![Page 41: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/41.jpg)
Modelo AMT una etapa sin recarga del acuífero
![Page 43: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/43.jpg)
Modelo AMT una etapa con recarga del acuífero
Acuífero
Tanque
![Page 44: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/44.jpg)
AMT dos etapas con recarga
Recuperación 1
Recuperación 2
![Page 45: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/45.jpg)
Recuperación
![Page 46: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/46.jpg)
Modelo AMT dos etapas con recarga del acuífero
Recarga Segunda etapa
![Page 47: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/47.jpg)
Estabilidad
Inestable
Estable
![Page 48: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/48.jpg)
Estabilidad
![Page 49: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/49.jpg)
Estabilidad AMT una etapa con recarga
![Page 50: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/50.jpg)
CONTENIDO
Motivación y planteamiento del problema
Objetivos
Originalidad y alcance del trabajo
Generalidades
Modelado matemático
Resultados numéricos
Conclusiones y perspectivas
![Page 51: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/51.jpg)
Resultados numéricosValores utilizadas para el modelos
![Page 52: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/52.jpg)
Constantes de los modelos
a1= 151.75
a2= 3.825 m3/kg
a3= 16.884 m3/h
a4= 0.4284 m6/kgh
a5= 1.45 e7 m3
![Page 53: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/53.jpg)
AMT una etapa temporada seca
![Page 54: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/54.jpg)
AMT una etapa temporada de lluvia
![Page 55: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/55.jpg)
AMT dos etapas temporada seca
![Page 56: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/56.jpg)
AMT una etapa temporada de lluvia
![Page 58: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/58.jpg)
CONTENIDO
Motivación y planteamiento del problema
Objetivos
Originalidad y alcance del trabajo
Generalidades
Modelado matemático
Resultados numéricos
Conclusiones y perspectivas
![Page 59: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/59.jpg)
Conclusiones y perspectivas
Durante la seca es preferible un modelo de AMTsin recarga, en contra partida en temporada delluvia es preferible la utilización del modelo conrecarga.
Con recarga, el sistema alcanza un equilibrio auncuando la concentración depende de la recarga yde la cantidad de etapas.
Mayor concentración de equilibrio cuando lacantidad de etapas aumentan.
![Page 60: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/60.jpg)
Conclusiones y perspectivas
El análisis cualitativo (asintótico) (naturaleza delestado crítico) determina un punto del ATM.
La visión de sistemas dinámicos permite tener uncomportamiento asintótico del acuífero para unadeterminada configuración del mismo.
El comportamiento asintótico, permite conocer latendencia del comportamiento del acuífero.
![Page 61: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/61.jpg)
Prediciendo su comportamiento pueden sertomadas medidas paliativas y configurar el ATM deforma a mitigar su impacto ambiental y hacerlosustentable.
Conclusiones y perspectivas
![Page 62: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/62.jpg)
Desarrollo de modelos que consideren temporadascíclicas de sequía y lluvia combinadas,
Sistemas multi-componentes (multifásico) en laalimentación y efectos de la polarización de laconcentración en la membrana.
Trabajos futuros
![Page 63: Desalinizacion Agua Osmosis Inversa](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042608/55cf96a3550346d0338cd277/html5/thumbnails/63.jpg)