Los Suelos
Páginas: 14 (3402 palabras)
Publicado: 4 de diciembre de 2012
Desarrollo de una bomba reciprocante de doble efecto para desalinización de agua por medio de ósmosis inversa
Double-acting Reciprocating Pump for Water Desalination with Reverse Osmosis
Recibido 13 de Septiembre de 2006, aprobado 28 de agosto de 2007
49
técnica
Carlos Ospina
Ingeniero Mecánico, Magíster en Ingeniería Mecánica. Universidad de los Andes. Bogotá D.C., Colombia.
ÁlvaroPinilla
Ph.D. Profesor titular, Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería, Universidad de los Andes. Bogotá D.C., Colombia. apinilla@uniandes.edu.co
PALABRAS CLAVES Desalinización de agua, desplazamiento positivo, ósmosis inversa, sistemas de bombeo.
KEY WORDS Positive displacement, pump systems, reverse osmosis, water desalination.
RESUMEN El presente artículo describeel trabajo realizado en el desarrollo de un sistema de bombeo para desalinización con membranas de ósmosis inversa. El sistema debe cumplir con requerimientos de alta presión (4.8 MPa) y bajos caudales (3.78 L/min), para operar la membrana de ósmosis inversa en su rango de mínimo consumo energético. Para cumplir este objetivo se desarrolla un sistema de desplazamiento positivo de acción simple ydoble efecto, impulsado con un motoreductor cicloidal. La bomba desarrollada es evaluada experimentalmente bajo condiciones de laboratorio. El análisis de los resultados evidencia altas eficiencias de conversión de energía a lo largo del ciclo de bombeo. Posteriormente, el sistema de bombeo es evaluado en conjunto con una membrana de ósmosis inversa, obteniéndose resultados satisfactorios en cuantoa tasas de flujo y concentraciones de permeado. El diseño cumple con los requisitos para sustituir sistemas de bombeo usados en la actualidad, tecnológicamente más complejos y al mismo tiempo más costosos.
ABSTRACT The present paper describes the work carried out in the development of a pump system for water desalination in a small reverse osmosis plant. The system must satisfy high pressure(4.8 MPa) and low flow rates (3.78 L/min) to operate the reverse osmosis membrane in its minimum energy consumption range. In order to achieve this objective, a positive displacement pump system (single action double effect) driven by a cyclo speed reduction was developed. The system was tested under laboratory conditions. The analysis of the results shows high energy conversion efficienciesthroughout the pumping cycle. The equipment was validated based on the acceptable flow and permeates concentration results. This design is able of replacing actual pump systems that are technologically complex and at the same time more expensive.
#27 revista de ingeniería. Universidad de los Andes. Bogotá, Colombia. rev.ing. ISSN. 0121-4993. Mayo de 2008
50
INTRODUCCIÓN
BOMBA DE ACCIÓN SIMPLECON DOBLE EFECTO
El proceso de ósmosis inversa (OI) se usa para desalinizar agua salobre. Éste se destaca por su bajo consumo energético, comparado con otros procesos de desalinización que se realizan en regiones costeras, la cuales carecen de agua potable adecuada para el consumo humano. Pinilla y Moreno [1] ilustran el desarrollo de una pequeña planta para desalinización de agua por OIdiseñada para operar en la región de la alta Guajira Colombiana, donde no existe conexión con las redes nacionales de acueducto y electricidad. La pequeña planta es energizada con el recurso eólico y fue desarrollada para el abastecimiento de pequeñas comunidades indígenas (rancherías). Una planta desalinizadora la conforman, primordialmente, el equipo de bombeo y la membrana de OI. El primero representacerca del 40% del costo total de la planta, lo que hace más difícil su promoción como solución tecnológica. Una bomba para tal aplicación alcanza un valor de US$ 2 500. Una alternativa es el desarrollo de un sistema de bombeo tecnológicamente más simple y cuya manufactura sea viable por entidades capacitadas de la zona. Sistemas con tales características son inexistentes en la industria...
Double-acting Reciprocating Pump for Water Desalination with Reverse Osmosis
Recibido 13 de Septiembre de 2006, aprobado 28 de agosto de 2007
49
técnica
Carlos Ospina
Ingeniero Mecánico, Magíster en Ingeniería Mecánica. Universidad de los Andes. Bogotá D.C., Colombia.
ÁlvaroPinilla
Ph.D. Profesor titular, Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería, Universidad de los Andes. Bogotá D.C., Colombia. apinilla@uniandes.edu.co
PALABRAS CLAVES Desalinización de agua, desplazamiento positivo, ósmosis inversa, sistemas de bombeo.
KEY WORDS Positive displacement, pump systems, reverse osmosis, water desalination.
RESUMEN El presente artículo describeel trabajo realizado en el desarrollo de un sistema de bombeo para desalinización con membranas de ósmosis inversa. El sistema debe cumplir con requerimientos de alta presión (4.8 MPa) y bajos caudales (3.78 L/min), para operar la membrana de ósmosis inversa en su rango de mínimo consumo energético. Para cumplir este objetivo se desarrolla un sistema de desplazamiento positivo de acción simple ydoble efecto, impulsado con un motoreductor cicloidal. La bomba desarrollada es evaluada experimentalmente bajo condiciones de laboratorio. El análisis de los resultados evidencia altas eficiencias de conversión de energía a lo largo del ciclo de bombeo. Posteriormente, el sistema de bombeo es evaluado en conjunto con una membrana de ósmosis inversa, obteniéndose resultados satisfactorios en cuantoa tasas de flujo y concentraciones de permeado. El diseño cumple con los requisitos para sustituir sistemas de bombeo usados en la actualidad, tecnológicamente más complejos y al mismo tiempo más costosos.
ABSTRACT The present paper describes the work carried out in the development of a pump system for water desalination in a small reverse osmosis plant. The system must satisfy high pressure(4.8 MPa) and low flow rates (3.78 L/min) to operate the reverse osmosis membrane in its minimum energy consumption range. In order to achieve this objective, a positive displacement pump system (single action double effect) driven by a cyclo speed reduction was developed. The system was tested under laboratory conditions. The analysis of the results shows high energy conversion efficienciesthroughout the pumping cycle. The equipment was validated based on the acceptable flow and permeates concentration results. This design is able of replacing actual pump systems that are technologically complex and at the same time more expensive.
#27 revista de ingeniería. Universidad de los Andes. Bogotá, Colombia. rev.ing. ISSN. 0121-4993. Mayo de 2008
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INTRODUCCIÓN
BOMBA DE ACCIÓN SIMPLECON DOBLE EFECTO
El proceso de ósmosis inversa (OI) se usa para desalinizar agua salobre. Éste se destaca por su bajo consumo energético, comparado con otros procesos de desalinización que se realizan en regiones costeras, la cuales carecen de agua potable adecuada para el consumo humano. Pinilla y Moreno [1] ilustran el desarrollo de una pequeña planta para desalinización de agua por OIdiseñada para operar en la región de la alta Guajira Colombiana, donde no existe conexión con las redes nacionales de acueducto y electricidad. La pequeña planta es energizada con el recurso eólico y fue desarrollada para el abastecimiento de pequeñas comunidades indígenas (rancherías). Una planta desalinizadora la conforman, primordialmente, el equipo de bombeo y la membrana de OI. El primero representacerca del 40% del costo total de la planta, lo que hace más difícil su promoción como solución tecnológica. Una bomba para tal aplicación alcanza un valor de US$ 2 500. Una alternativa es el desarrollo de un sistema de bombeo tecnológicamente más simple y cuya manufactura sea viable por entidades capacitadas de la zona. Sistemas con tales características son inexistentes en la industria...
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