Por agua de proceso se entiende el agua utilizada industrialmente en diversos procesos, como la producción, la refrigeración, la limpieza o el transporte. A diferencia del agua potable o de las aguas residuales, el agua de proceso está especialmente adaptada a los requisitos de cada aplicación. Su calidad influye directamente en la eficacia y rentabilidad de los procesos industriales, así como en la vida útil de los sistemas.
Índice
Definición y propiedades
¿Qué es el agua de proceso?
El agua de proceso es agua tratada y utilizada específicamente para aplicaciones industriales o técnicas. Se obtiene de diversas fuentes, como el agua potable, el agua de río, las aguas subterráneas o las aguas residuales tratadas. Dependiendo de la aplicación, el agua de proceso puede tener diferentes propiedades físicas, químicas y biológicas.
Requisitos típicos
Los requisitos específicos del agua de proceso varían en función de la industria y la aplicación:
- Claridad y pureza:
- Sin sólidos en suspensión, partículas ni impurezas orgánicas.
- Grado de dureza:
- Contenido adaptado de calcio y magnesio para evitar la formación de incrustaciones (depósitos calcáreos).
- Contenido iónico:
- Minimización de las sales disueltas, especialmente para aplicaciones sensibles como los generadores de vapor.
- Estabilidad biológica:
- Sin contaminación microbiológica que pueda provocar bioincrustaciones.
Ámbitos de aplicación del agua de proceso
El agua de proceso es un componente indispensable de numerosas aplicaciones industriales. Se trata especialmente para cumplir los requisitos del proceso correspondiente con el fin de evitar depósitos, corrosión, contaminación e interrupciones del proceso. Los siguientes ámbitos de uso ilustran la variedad de aplicaciones y los distintos requisitos de calidad del agua.
1. agua de refrigeración
Aplicación
El agua de refrigeración se utiliza para disipar el calor en procesos industriales y desempeña un papel fundamental en torres de refrigeración, intercambiadores de calor y circuitos cerrados. Garantiza que las máquinas y los sistemas no se sobrecalienten y puedan funcionar con una eficiencia óptima.
Requisitos
- Bajo contenido en sólidos y sal:
- Los sólidos pueden sedimentarse y provocar incrustaciones (depósitos calcáreos), mientras que las sales disueltas favorecen la corrosión.
- Sustancias como los iones de calcio y magnesio, que se encuentran en el agua dura, son especialmente problemáticas.
2. agua limpiadora
Aplicación
El agua de limpieza se utiliza en numerosas industrias, como la alimentaria y de bebidas, la automovilística y la electrónica. Se utiliza para eliminar las impurezas de las instalaciones de producción, los productos y las piezas de trabajo, y la calidad del agua desempeña un papel clave a la hora de determinar la eficacia y el éxito del proceso de limpieza.
Requisitos
- Sin residuos orgánicos:
- Los compuestos orgánicos podrían contaminar las superficies y mermar la eficacia de la limpieza.
- Sin sales ni partículas sólidas:
- Las sales disueltas podrían provocar manchas, especialmente en materiales sensibles como el vidrio o los componentes electrónicos.
- Las partículas en suspensión pueden aumentar la fricción mecánica y dañar las superficies sensibles.
- Utilización del agua desmineralizada:
- El agua totalmente desmineralizada (agua desmineralizada) es necesaria para aplicaciones delicadas como la limpieza de componentes semiconductores o sistemas farmacéuticos.
- El agua desionizada evita los residuos que podría causar la evaporación del agua que contiene minerales.
3. agua de producción
Aplicación
El agua de producción se utiliza directamente en reacciones químicas, procesos de fabricación y en la producción de productos semiacabados. Se utiliza como medio de reacción, dilución, transferencia de calor o como componente del producto final.
Requisitos
- Composición químicamente estable:
- Las fluctuaciones en la composición del agua pueden alterar las reacciones químicas y perjudicar la calidad del producto final.
- Las sustancias disueltas, como sales, metales o compuestos orgánicos, deben reducirse al mínimo para evitar reacciones secundarias.
- Tratamiento del agua a medida:
- En la industria química: eliminación de impurezas que podrían inhibir la actividad del catalizador.
- En el tratamiento de metales: control de la dureza del agua para garantizar unas condiciones de proceso óptimas.
4. generador de vapor y agua de caldera
Uso
En centrales eléctricas, industrias de proceso y otras aplicaciones que requieren producción de vapor, el agua de proceso se utiliza como agua de caldera. El vapor acciona turbinas, transfiere calor o se utiliza en procesos químicos.
Requisitos
- Contenido de sal extremadamente bajo:
- Las sales disueltas provocan incrustaciones en las calderas y depósitos en las turbinas de vapor, lo que reduce la eficiencia y minimiza la vida útil de los sistemas.
- Los cloruros, sulfatos y carbonatos pueden provocar corrosión.
- Protección contra la corrosión:
- El oxígeno, el dióxido de carbono y los iones agresivos deben eliminarse para minimizar la corrosión.
- Es necesario desgasificar (térmica o químicamente) y utilizar aglutinantes de oxígeno como el sulfito sódico o la hidracina.
- Utilización de agua desmineralizada o agua ultrapura:
- A menudo, el agua de caldera debe desmineralizarse por completo, sobre todo en las calderas de vapor de alta presión.
- El agua ultrapura se utiliza para generar vapor en centrales nucleares o instalaciones de producción farmacéutica.
Procesos de tratamiento del agua de proceso
1. Sistemas de CP para agua fluvial y reciclado de agua
Las plantas CP (plantas químico-físicas) son plantas de precipitación y floculación especialmente desarrolladas para la eliminación de impurezas como metales pesados, AOX, hidrocarburos o sólidos en suspensión. Son especialmente flexibles y resultan ideales para el tratamiento de aguas fluviales y para aplicaciones de reciclado de aguas.
- Uso en el tratamiento de aguas fluviales:
- Eliminación de metales como hierro, manganeso o metales pesados.
- Separación de sustancias orgánicas y sólidos por precipitación y floculación.
- Utilización de reactivos químicos para el ajuste del pH y la precipitación.
- Uso para reciclar el agua:
- Tratamiento de aguas de proceso altamente contaminadas en procesos discontinuos o continuos.
- Combinación con sistemas de flotación o etapas de sedimentación para la separación de sólidos.
- Adaptación a propiedades específicas de aguas residuales mediante ampliaciones modulares.
Ventajas:
- Gran flexibilidad y escalabilidad.
- Adaptación a calidades de entrada variables.
- Bajos costes de explotación con eficiencia constante.
Foto: Nuestro sistema CP ALMA CHEM MCW para la precipitación y floculación de metales pesados, AOX, hidrocarburos y cianuros.
2. biofiltración para reciclar el agua
Biofiltración es un proceso que utiliza la actividad microbiológica para eliminar los residuos orgánicos. La biofiltración es una solución eficaz y económica, especialmente para aplicaciones de reciclado de agua con cargas residuales bajas.
- Funcionalidad:
- Los microorganismos presentes en los materiales filtrantes (arena, carbón activado, etc.) descomponen las sustancias orgánicas.
- El suministro de oxígeno optimiza el proceso de descomposición.
- Uso para reciclar el agua:
- Eliminación de residuos orgánicos de las corrientes de aguas residuales, por ejemplo en la industria alimentaria (aguas residuales lácteas, condensados de vapor).
- Reducción de la bioincrustación en sistemas de membranas aguas abajo (por ejemplo, ósmosis inversa).
Ventajas:
- Proceso sostenible mediante reacciones biológicas.
- Bajos costes de explotación con funcionamiento continuo.
- Mejora de la calidad del agua para las fases de tratamiento posteriores.
Foto: Nuestro sistema de biofiltración ALMA BioFil Compact para eliminar la contaminación orgánica residual antes de los sistemas de ósmosis inversa.
3. ósmosis inversa (OI)
El ósmosis inversa es un proceso de membrana a presión que elimina eficazmente las sales disueltas, los compuestos orgánicos y otras sustancias disueltas. Es uno de los procesos más utilizados en el tratamiento de aguas de proceso.
Uso en el tratamiento de aguas fluviales:
- Eliminación de sales, metales pesados y sólidos en suspensión.
- El pretratamiento mediante sistemas CP, filtración o biofiltración suele tener sentido desde el punto de vista económico.
Uso en el reciclaje del agua:
- Recuperación y tratamiento de corrientes de aguas residuales para su reutilización.
- Eliminación de residuos orgánicos, sales y sustancias traza.
Utilizar con agua desmineralizada:
- Producción de agua prácticamente sin sal.
- Combinación con sistemas intercambiadores de iones para lograr una mayor pureza.
Utilizar con agua ultrapura:
- Sistemas de ósmosis inversa multietapa para reducir al mínimo las sales, las sustancias orgánicas y las partículas.
Ventajas:
- Muy alta retención de sustancias disueltas (hasta el 99 %).
- Adecuado para diferentes calidades de agua.
- Diseño modular para requisitos específicos.
Foto: Nuestro sistema de ósmosis inversa ALMA OSMO para la producción de agua desionizada y para aplicaciones de reciclado de agua.
4. intercambio iónico
El intercambio iónico es un proceso para eliminar iones del agua mediante el intercambio de cationes y aniones utilizando resinas. Es especialmente eficaz en la producción de agua desmineralizada y agua ultrapura.
Funcionalidad:
- Intercambio catiónico: Intercambio de iones positivos (por ejemplo, calcio, magnesio) por iones de hidrógeno (H⁺).
- Intercambio aniónico: Intercambio de iones negativos (por ejemplo, cloruro, sulfato) por iones de hidróxido (OH-).
- Intercambiadores selectivos de iones: eliminan iones específicos, como los metales pesados.
Uso en el tratamiento de aguas fluviales:
- Eliminación de formadores de dureza y metales pesados.
- Post-tratamiento tras el sistema de ósmosis inversa para conseguir calidades de agua superiores.
Uso en el reciclaje del agua:
- Eliminación de iones interferentes de las aguas residuales tratadas.
- Apoyo a la gestión del ciclo en procesos sensibles.
Utilizar con agua desmineralizada:
- Producción de agua desmineralizada mediante la combinación de intercambiadores de cationes y aniones.
- Uso en procesos térmicos como generadores de vapor.
Utilizar con agua ultrapura:
- Resinas de gran pureza para la eliminación de sustancias traza.
- Procesos combinados con ósmosis inversa para aplicaciones ultrapuras.
Ventajas:
- Muy alta pureza del agua.
- Eliminación eficaz de iones específicos.
- Larga vida útil de las resinas con una regeneración correcta.
Foto: Nuestro sistema intercambiador de iones ALMA ION con filtro de carbón activo ALMA FIL AK aguas arriba.
Requisitos del agua de proceso en diversas industrias
Los requisitos del agua de proceso dependen en gran medida de las circunstancias específicas de cada industria. Cada industria tiene sus propias normas y objetivos en relación con la calidad, pureza y disponibilidad del agua. Los siguientes ejemplos ilustran los principales requisitos y retos de diversas industrias.
1. industria química
Requisitos:
- Alta pureza química:
- Impurezas como sales disueltas, metales o sustancias orgánicas pueden alterar las reacciones químicas y perjudicar la calidad del producto.
- Composición exacta:
- El agua de proceso debe ser de calidad constante, ya que las fluctuaciones pueden afectar a la eficacia de los catalizadores o a la estabilidad de los productos finales.
- Protección contra la corrosión:
- El agua para reactores e intercambiadores de calor debe estabilizarse químicamente para evitar la corrosión.
Aplicaciones típicas:
- Producción de productos químicos básicos, polímeros y disolventes.
- Utilización de agua desmineralizada (agua desmineralizada) en los reactores.
- Agua de refrigeración para el intercambiador de calor y el control de la reacción.
2. industria alimentaria y de bebidas
Requisitos:
- Higiene y seguridad microbiológica:
- El agua de proceso debe estar libre de microorganismos, biopelículas y residuos orgánicos para evitar la contaminación de los productos.
- Neutralidad de sabor:
- El agua no debe contener sabores extraños ni sustancias disueltas que afecten al sabor del producto final.
- Requisitos reglamentarios:
- Cumplimiento de normas estrictas como el Reglamento (CE) nº 852/2004 de higiene alimentaria.
Aplicaciones típicas:
- Sistemas de limpieza, botellas y recipientes con agua desmineralizada.
- Producción de bebidas como refrescos, cerveza y agua.
- Producción de vapor para pasteurización o esterilización.
3. industria farmacéutica
Requisitos:
- Máxima pureza:
- El agua de proceso para la producción farmacéutica debe estar prácticamente libre de iones, partículas y microorganismos. Las calidades de agua como el agua ultrapura (por ejemplo, agua purificada USP, WFI - Water for Injection) son estándar en este caso.
- Esterilidad:
- Requisitos especiales de esterilidad y seguridad microbiológica para procesos como la producción de inyectables o la esterilización.
- Calidad constante del agua:
- Las fluctuaciones de la calidad del agua pueden afectar a la estabilidad química de los principios activos.
Aplicaciones típicas:
- Agua ultrapura para la producción de productos farmacéuticos y vacunas.
- Vapor para esterilización y limpieza.
- Agua para limpiar y enjuagar recipientes e instrumentos.
4. energía e industria de centrales eléctricas
Requisitos:
- Agua desalinizada:
- El agua de las calderas y turbinas de vapor debe tener una conductividad y un contenido en sales extremadamente bajos para evitar la corrosión y las incrustaciones.
- Desgasificación:
- El oxígeno y el dióxido de carbono deben eliminarse para evitar la corrosión en los sistemas de alta presión.
- Alta estabilidad térmica:
- El agua debe permanecer químicamente estable a altas temperaturas.
Aplicaciones típicas:
- Agua desmineralizada para calderas de vapor y turbinas.
- Agua de refrigeración para centrales térmicas.
- Agua para el retorno de condensados y el tratamiento del agua de alimentación.
5ª industria del automóvil
Requisitos:
- Agua sin dureza:
- El agua de proceso para las líneas de pintura y los procesos de lavado no debe contener agentes endurecedores para evitar la formación de estrías.
- Protección contra la corrosión:
- El agua de refrigeración de las plantas de producción y las instalaciones de ensayo debe estabilizarse contra la corrosión.
- Sostenibilidad:
- El reciclado del agua es cada vez más importante para cumplir la normativa medioambiental y los objetivos de sostenibilidad.
Aplicaciones típicas:
- Agua desionizada para sistemas de pintura y tratamiento de superficies.
- Agua de refrigeración para máquinas y bancos de pruebas.
- Reciclaje de agua a partir de aguas residuales de procesos.
6. industria de semiconductores y electrónica
Requisitos:
- Agua ultrapura (UPW):
- El agua debe ser extremadamente pura, ya que incluso la más mínima impureza puede perjudicar el funcionamiento de los componentes electrónicos.
- Sin residuos orgánicos ni inorgánicos:
- Evite partículas, metales o sustancias orgánicas que puedan dañar los conductores o componentes.
- Estrictos requisitos de pureza:
- Cumplimiento de normas como la ASTM D5127 para agua ultrapura.
Aplicaciones típicas:
- Agua ultrapura para la limpieza de obleas y la producción de semiconductores.
- Agua de refrigeración para equipos de ensayo.
- Agua de proceso para procesos de grabado y revestimiento.
7. tratamiento de metales
Requisitos:
- Control de la dureza:
- El agua debe tener unos grados específicos de dureza para garantizar unas propiedades óptimas de lubricación y refrigeración en las máquinas herramienta.
- Protección contra la corrosión:
- Los aditivos del agua de proceso evitan la corrosión de las piezas y las máquinas.
- Agua sin partículas:
- Evitar residuos de partículas que puedan perjudicar la calidad del procesado.
Aplicaciones típicas:
- Agua de refrigeración y lubricación para máquinas herramienta.
- Agua desionizada para procesos electroquímicos como la galvanoplastia.
- Agua para limpiar y enjuagar las piezas.
8. industria papelera
La industria papelera es uno de los sectores con mayor consumo de agua, ya que ésta desempeña un papel fundamental en casi todas las fases de producción. Desde la producción de pasta hasta el acabado de superficies, la calidad del agua de proceso es crucial para la calidad del producto y la eficiencia económica.
Requisitos:
- Sin sólidos en suspensión ni compuestos orgánicos:
- La contaminación puede dañar la estructura del papel y provocar atascos en las máquinas.
- Dureza y contenido iónico personalizados:
- El agua con concentraciones adecuadas de calcio y magnesio evita los depósitos y la corrosión.
- Sostenibilidad mediante el reciclado del agua:
- Circuitos cerrados para reducir el consumo de agua dulce y minimizar el volumen de aguas residuales.
Aplicaciones típicas:
- Agua de proceso para sistemas de preparación de pasta y máquinas de papel.
- Agua de refrigeración para las máquinas y los sistemas de secado.
- Agua para el tratamiento de superficies, como el revestimiento y la coloración del papel.
9. industria de pinturas y barnices
La industria de pinturas y revestimientos utiliza agua de proceso tanto en la producción como en la limpieza de los sistemas. Las exigencias al agua son elevadas, ya que las impurezas pueden perjudicar las reacciones químicas y la calidad de los productos.
Requisitos:
- Alta pureza química:
- Evitar los iones que afectan a la estabilidad de los pigmentos colorantes o aglutinantes.
- Agua sin partículas:
- Sin sólidos en suspensión que puedan alterar la homogeneidad de las mezclas.
- Tratamiento eficaz de las aguas residuales:
- Tratamiento de aguas residuales muy contaminadas con altas concentraciones de sustancias orgánicas, pigmentos y disolventes.
Aplicaciones típicas:
- Producción de dispersiones de color, aglutinantes y mezclas de disolventes.
- Agua para procesos de limpieza en sistemas de mezcla y llenado.
- Vapor y agua de refrigeración para los procesos de producción.
10. reciclaje de plásticos
En el reciclado de plásticos, el agua se utiliza intensivamente para limpiar, clasificar y procesar los residuos plásticos. La calidad del agua de proceso es crucial para eliminar eficazmente los residuos de suciedad, adhesivos y aditivos.
Requisitos:
- Eliminación eficaz de partículas:
- El agua debe ser capaz de aglutinar y eliminar sustancias extrañas como fibras de papel, restos de adhesivo o impurezas orgánicas.
- Circulación con un consumo mínimo de agua dulce:
- Reutilización del agua depurada para reducir los costes de explotación y el impacto ambiental.
- Tecnologías de procesamiento robustas:
- Los sistemas deben ser resistentes a cargas elevadas de sólidos y grasas.
Aplicaciones típicas:
- Procesos de lavado de escamas de plástico (por ejemplo, PET, HDPE).
- Agua de refrigeración para extrusoras y granuladoras.
- Agua para procesos de separación como la flotación, en los que los tipos de plástico se separan por diferencias de densidad.
Conclusión
El agua de proceso es un componente indispensable de muchos procesos industriales y su tratamiento plantea las mayores exigencias en cuanto a tecnología y conocimientos. Desde el tratamiento de aguas fluviales y el reciclado del agua hasta la producción de agua desmineralizada y ultrapura, tecnologías avanzadas como la ósmosis inversa, el intercambio iónico, los sistemas CP y la biofiltración son esenciales para cumplir las normas de calidad exigidas. El tratamiento personalizado del agua de proceso no sólo garantiza el cumplimiento de las especificaciones medioambientales y de calidad, sino también la eficacia y longevidad de las plantas industriales.
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