Membrana RO de presión extremadamente baja es un elemento de ósmosis inversa construido para agua de alimentación de baja salinidad, que alcanza un rechazo de sal estabilizado superior al 99 % mientras funciona a una presión de alimentación tan baja como 100 psi (0,69 MPa). En comparación con una membrana de agua salobre estándar que funciona a cerca de 225 psi, esta categoría de membrana XLP Ro reduce la demanda de energía de la bomba aproximadamente entre un 25 % y un 35 % en fuentes de agua con menos de 1000 ppm TDS, razón por la cual se ha convertido en la opción predeterminada para el segundo paso en trenes de RO de dos etapas, líneas de agua embotellada y sistemas de agua de reposición de calderas.
Por qué es importante el funcionamiento con presión extremadamente baja
Una membrana RO industrial convencional necesita una cierta presión de conducción mínima para empujar el agua a través de su capa activa. Cuando el agua de alimentación ya tiene un bajo contenido de sales disueltas, la mayor parte de esa presión se desperdicia superando la propia resistencia de la membrana en lugar de luchar contra la presión osmótica. Los elementos de la membrana RO de presión extremadamente baja resuelven esto mediante el uso de una capa de poliamida más delgada y permeable, por lo que se produce el mismo volumen de permeado con mucho menos trabajo de bombeo. En una línea municipal o industrial de tamaño mediano, eso se traduce directamente en una bomba más pequeña, un recipiente a presión de menor potencia y una factura de electricidad significativamente más baja cada mes.
Estructura de la membrana y cómo logra un rendimiento a baja presión
Los elementos de la membrana Ro de presión extra baja están construidos sobre una estructura compuesta de película delgada formada mediante polimerización interfacial. Controlar la densidad de reticulación de la capa de poliamida durante la producción mantiene la barrera activa delgada e hidrofílica, lo que reduce la resistencia hidráulica que la bomba de alimentación tiene que superar sin sacrificar el rechazo de sal. El espaciador de alimentación suele ser de 28 mil o 34 mil, un espesor elegido para equilibrar la caída de presión con la resistencia a la suciedad. Los fabricantes con equipos dedicados a la química de polímeros, incluidos investigadores de nivel doctoral centrados en el control de la reticulación de membranas, generalmente pueden mantener el rendimiento de rechazo de manera más consistente en todos los lotes de producción.
Especificaciones de toda la serie de membranas XLP
Los elementos de membrana RO de presión extremadamente baja se producen en las carcasas industriales estándar 4040 y 8040, junto con variantes de área más grande para sistemas de mayor capacidad. La siguiente tabla resume las cifras de rendimiento típicas reportadas en condiciones de prueba estándar de 500 ppm de NaCl, 25 °C, pH de 7,5 a 8,0 y 15 % de recuperación de un solo elemento.
| modelo | Área activa | Flujo de permeado | Rechazo estable | Presión de prueba |
| XLP-4040 | 85 pies² (7,9 m²) | 2.700 GPD (10,2 m³/d) | 98% | 100 psi (0,69 MPa) |
| XLP-8040-400 | 400 pies² (37,2 m²) | 12.000 GPD (45,4 m³/d) | 98% | 100 psi (0,69 MPa) |
| XLE-440 | 440 pies² (40,9 m²) | 12.700 GPD (48,0 m³/d) | 99% | 100 psi (0,69 MPa) |
La tolerancia al flujo de permeado suele ser de más o menos 15%. Los elementos de área activa más grandes, como el XLE-440, reducen la cantidad de viviendas necesarias para una producción determinada, lo que reduce tanto el costo de la embarcación como los requisitos de espacio en las nuevas construcciones.
Membrana RO de presión extremadamente baja Product Line
Una gama completa de elementos de membrana XLP que cubren carcasas compactas adyacentes a viviendas hasta recipientes 8040 de alta capacidad, diseñados para un rechazo consistente a una presión de alimentación reducida.
Campos de aplicación que más se benefician
Debido a que la membrana de RO de presión extremadamente baja está diseñada para agua de alimentación por debajo de 1000 ppm TDS, se adapta a un conjunto específico de casos de uso en lugar de a cada aplicación de RO:
- Líneas de agua potable embotellada y envasada, donde el agua del grifo municipal ya tiene un TDS bajo y no necesita tratamiento de alta presión.
- Preparación del agua de alimentación de calderas, que suministra agua de reposición de baja dureza que reduce la acumulación de incrustaciones y mejora la transferencia térmica.
- Tratamiento de segundo paso en sistemas de RO de dos etapas, pulido del permeado de primer paso para alcanzar especificaciones de agua ultrapura para uso electrónico o farmacéutico.
- Desalinización municipal de aguas superficiales o subterráneas poco profundas en proyectos que van desde unos pocos cientos hasta varios miles de metros cúbicos por día.
- Suministro de agua de proceso para operaciones de bebidas, lácteos y elaboración de cerveza donde se requiere un sabor constante y un bajo contenido de minerales.
Puntos de diseño del sistema antes de la instalación
| Parámetro | Rango recomendado |
| Alimentación SDI15 | Por debajo de 5,0 |
| cloro libre | Por debajo de 0,1 mg/L, se requiere decloración |
| Temperatura de funcionamiento | 3°C a 45°C, mejor cerca de 25°C |
| pH de funcionamiento continuo | 3 a 10 |
| pH de limpieza química | 1 a 13 |
| Caída de presión máxima por elemento | 15 psi (0,1 MPa) |
La filtración multimedia, la filtración con carbón activado y la filtración con cartucho de 5 micras son las etapas de pretratamiento estándar antes de un sistema de membrana industrial XLP Ro. El agua de alimentación con mayor carga orgánica generalmente se beneficia de una etapa de pretratamiento de ultrafiltración para proteger la superficie de la membrana contra la contaminación.
Ahorro de energía en comparación con las membranas estándar de agua salobre
Utilizando un sistema de 100 m³/d que trata agua a 1000 ppm TDS como caso de referencia, la diferencia de presión operativa por sí sola produce una brecha sustancial en el gasto anual de electricidad.
| Artículo | Membrana BW estándar | Presión extremadamente baja Membrane |
| Presión de funcionamiento | 225 psi (1,55 MPa) | 100 psi (0,69 MPa) |
| Estimación de potencia de la bomba | Aprox. 18,5 kilovatios | Aprox. 8,2 kilovatios |
| Energía anual (8.000 h) | 148.000 kWh | 65.600 kWh |
Presión extremadamente baja versus presión ultrabaja: elegir la membrana adecuada
Estas dos categorías a menudo se confunden porque ambas apuntan al ahorro de energía, pero se adaptan a diferentes condiciones del agua de alimentación.
| factores | Presión extremadamente baja (XLP) | Presión ultrabaja (ULP) |
| Presión de funcionamiento típica | 100 psi | 110 a 150 psi |
| Rango de TDS de alimentación | Menos de 1000 ppm | Hasta 2000 a 4000 ppm |
| Mejor ajuste | Agua del grifo, agua subterránea con bajo TDS, segundo paso | Agua subterránea de salinidad moderada, primer paso |
Si la fuente de alimentación funciona por encima de 1000 ppm de forma regular, una membrana de ósmosis inversa de presión ultrabaja o una membrana de ósmosis inversa de agua salobre suele ser la selección más segura, ya que utilizar un elemento XLP fuera de su rango de TDS de diseño acorta la vida útil de la membrana y aumenta la frecuencia de limpieza.
Preguntas frecuentes
¿Puede una membrana de presión extremadamente baja reemplazar una membrana estándar en un recipiente existente?
En la mayoría de los casos sí, ya que los elementos XLP-4040 y XLP-8040 comparten dimensiones industriales estándar. Sin embargo, primero es necesario revisar la curva de la bomba, porque un sistema originalmente dimensionado para 225 psi sobrepresurizará un elemento de baja presión a menos que la salida de la bomba se reduzca a través de un variador de frecuencia o una válvula reguladora.
¿Es esta membrana adecuada para agua de mar?
No. El agua de mar normalmente transporta alrededor de 35 000 ppm de TDS, mucho más allá del rango de diseño de baja salinidad de una membrana de ósmosis inversa de presión extremadamente baja. La desalinización de agua de mar requiere una membrana SW Ro dedicada con una capacidad de 800 a 1200 psi.
¿Cuánto dura el elemento de membrana?
Con prácticas adecuadas de pretratamiento y limpieza, la vida útil suele ser de 3 a 5 años. Los principales factores que acortan esa ventana son el elevado SDI de alimentación, la exposición al cloro por encima del límite de tolerancia y el retraso en la limpieza una vez que el flujo o el rechazo comienzan a disminuir entre un 10% y un 15% desde el valor inicial.
¿Qué tratamiento previo necesita un sistema XLP?
El pretratamiento estándar cubre filtración multimedia, filtración con carbón activado y filtración con cartucho de 5 micras, con alimentación SDI15 mantenida por debajo de 5,0, turbidez por debajo de 1 NTU y cloro libre por debajo de 0,1 mg/L. Las fuentes con mayor contenido orgánico se benefician de una etapa de ultrafiltración adicional antes del elemento de membrana RO.
EN
